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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.18.2018.tde-14052024-083033
Document
Author
Full name
Fernanda Thaís Colombo
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2018
Supervisor
Committee
Silva, Maíra Martins da (President)
Gonzaga, Adilson
Pazelli, Tatiana de Figueiredo Pereira Alves Taveira
Title in Portuguese
Torque calculado no espaço da tarefa em manipuladores paralelos planos utilizando servovisão
Keywords in Portuguese
controle no espaço tarefa
manipulador de cinemática paralela
servovisão
Abstract in Portuguese
A dualidade entre as principais características dos manipuladores serial e paralelo pode indicar que métodos de controle com bons resultados em um manipulador serial podem não ser adequados para um manipulador paralelo e vice-versa. Ao contrário de manipuladores seriais que são descritos a partir da posição angular das suas juntas, manipuladores paralelos são bem definidos através da posição do seu end-effector, no espaço da Tarefa. Neste trabalho, propõe-se o estudo numérico e experimental de estratégias de controle de manipuladores paralelos no espaço da Tarefa, um tópico na área de controle que ainda não apresenta muitos resultados experimentais devido às dificuldades técnicas encontradas. Para realizar o controle do movimento do manipulador no espaço da Tarefa é necessária a medição da posição do end-effector, o que pode ser feito através da servovisão, na qual informações visuais podem ser obtidas por uma câmera que observa o movimento do manipulador. Além disso, a estratégia de controle estudada é baseada no Torque Calculado no espaço da Tarefa, que leva em consideração a dinâmica do manipulador. A análise experimental desse método de controle foi realizada em um protótipo, disponível no Laboratório de Dinâmica da EESC/USP, do manipulador paralelo e planar denominado de 3RRR, com 3 cadeias cinemáticas e 3 juntas de atuação. Características do método de servovisão implementado, como a taxa de aquisição e a resolução das imagens, ocasionaram o desenvolvimento de uma outra estratégia de controle, chamada de High-Authority Low-Authority), capaz de integrar dois métodos de controle com frequências de atuação diferenciadas. A parte High-Authority, baseada no Torque Calculado no espaço da Tarefa, proporciona um sinal de controle mais preciso, enquanto a parte Low-Authority é responsável por atualizar o sinal de controle mais frequentemente, usando os valores das juntas. Assim, obteve-se um bom desempenho dinâmico da estratégia de controle High-Authority Low-Authority, principalmente para tarefas com altas acelerações em manipuladores paralelos
Title in English
Cartesian space computed torque control for planar parallel kinematic machines using visual servoing
Keywords in English
cartesian space control
parallel kinematic manipulator
visual servoing
Abstract in English
The duality between the main characteristics of serial and parallel manipulators hints that a control method that works well for one of them may not be suited for the other type. Although serial manipulators are described by the angular position of their joints, parallel manipulators are defined by the position of their end-effector in Cartesian space. The main subject of this document is a numeric and experimental study of control approaches for parallel manipulators in Cartesian space, which constitutes an area of control that does not have many experimental results, due to the difficulty of the techniques required. In order to control the movement of the manipulator in the Cartesian space, the position of the end-effector is needed. This measurement can be obtained through visual servoing, which allows visual information to be acquired from a camera that observes the movement of the system. Furthermore, the control strategy used in this project is based on the computed torque in Cartesian space, taking into consideration the manipulator's dynamics. The experimental analysis of this control method was done in a prototype of the planar parallel manipulator called 3RRR, with 3 kinematic chains and 3 actuated joints, which is available in the Laboratório de Dinâmica at EESC/USP. Due to the properties of the visual servoing method used, such as acquisition rate and image resolution, a different control strategy called High-Authority Low-Authority was used, capable of joining two control methods that have different actuation frequencies. The High-Authority half of this system, based on computed torque in the Cartesian space, generates a control signal with higher precision, while the Low-Authority is responsible for updating the control signal at a higher frequency, based on the angular position of the joints. Therefore, a good performance control strategy based on High-Authority Low-Authority was developed for tasks involving high accelerations in parallel manipulators
 
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Publishing Date
2024-05-14
 
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